试验八固体线热膨胀系数的测定-大学物理试验.PDF
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实验八 固体线热膨胀系数的测定
材料的线膨胀指的是材料受热后一维长度的伸长。当温度升高时，一般固体由于其原子或分子的热
运动加剧，粒子间的平均距离发生变化，温度越高，其平均距离越大，这就是固体的热膨胀。热膨胀是
物质的基本热学性质之一。物体的热膨胀不仅与物质种类有关。对金属晶体而言，由于它们是由许多晶
粒构成的，这些晶粒在空间方位上的排列是无规则的，整体表现出各相同性。它们的线膨胀在各个方向
均相同。
虽然固体的热膨胀非常微小，但使物体发生很小形变时就需要很大的应力。在建筑工程、机械装配、
电子工业等部门中都需要考虑固体材料的热膨胀因素。因此，固体线胀系数是选择材料的一项重要指标,
测定固体的线膨胀系数具有重要的实际意义。
【实验目的】
1. 掌握测量固体线热膨胀系数的基本原理。测量铁、铜、铝棒的线热膨胀系数。
2. 学会使用千分表，掌握温度控制仪的操作。
3. 学习图解图示法处理实验数据。
【实验原理】
设 为物体在温度 时的长度，则该物体在 时的长度 可由下式表示：
l T 0 C T C l
0 1 1
l l 1T (1)
1 0 1
其中， 为该物体的线膨胀系数，在温度变化不大时， 可视为常数。将式(23-1)改写为：
l l
1 0 (2)
l T
0 1
l l
可见， 的物理意义为：温度每升高 时物体的伸长量 与它在0 C 时的长度之比，单位为：
1 C
1 0
1 1
C 或 。
K
实际测量中，一般只能测得材料在温度 及 时的长度 及 ，设 是常量，则有：
T T l l
1 2 1 2
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